С помощью печи в бане можно решить сразу две задачи: обеспечить необходимую температуру в парной и нагреть воду в моечной. Нет необходимости устанавливать бойлер: воду нагреет теплообменник для печи. Разобравшись с его устройством и технологией изготовления, хорошему хозяину не составит труда соорудить печь с теплообменником своими руками.
Назначение и виды теплообменников для печи
Печи с теплообменником устроены таким образом, чтобы холодная вода поступала в специально предназначенную емкость, где она нагревается и по трубопроводу поступает в подвесной бачок в моечной.
Другой вариант использования нагретой воды – в качестве теплоносителя, когда она поступает в радиаторы отопления (так работают печи с теплообменником для дома). Если же подвесной бак установить непосредственно в моечной, он также будет выполнять роль радиатора, обогревая помещение.
Различают два вида теплообменников:
- внутренний – встраивается в боковую стенку печной камеры или имеет форму уложенного в нижней части печи змеевика, а в некоторых случаях представляет собой емкость в виде «рубашки» на внутренней поверхности топки;
- внешний – является частью дымохода или опоясывает его.
Теплообменник со штуцерами для соединения с системой: 1 – выпускной, 2 – впускной
В качестве теплоносителя в таких системах используется вода. Поступает она из подвесного бачка самотеком по трубопроводам благодаря естественной циркуляции: нагретая жидкость поднимается вверх, а холодная опускается вниз. Может также использоваться циркуляционный насос. Элементы системы соединяются с помощью штуцеров: первый расположен сверху, второй – в нижней части теплообменника.
Печка с встроенным теплообменником, подвесным баком и системой трубопроводов
Большей эффективностью отличаются системы с естественной циркуляции теплоносителя. Важно, чтобы общая длина трубопроводов не превышала 3 м. Для этого бак следует устанавливать непосредственно в парной или сразу за стенкой. Диаметр трубы должен быть не менее дюйма: это способствует снижению сопротивления, благодаря чему система может работать без циркуляционного насоса.
Расчет площади теплообменника
Точно рассчитать теплообменник для кирпичной печи не представляется возможным из-за множества факторов, которые влияют на происходящие в системе процессы. Достаточно выполнить приблизительный расчет, чтобы изготовить конструкцию оптимальной конфигурации.
Например, для поддержания необходимой температуры в парной требуется 5 кВт: именно такой мощностью должна обладать печь с теплообменником. При этом известно, что 1 м² устройства обеспечивает во время работы топки около 9 кВт. Следует учитывать вид топлива, его калорийность, особенности конструкции печи, ее мощность и другие параметры.
Это важно знать: мощность котла снижается почти в 10 раз на заключительном этапе сжигания твердого топлива, поэтому площадь поверхности теплообменника должно быть рассчитано со значительным запасом. Это позволит дольше поддерживать на нужном уровне температуру в парной и помывочной.
Форма котла печи с теплообменником может быть разной. Чаще всего для его изготовления используют устойчивые к коррозии трубы из нержавеющей стали. Эффективны также устройства пластинчатого типа.
Как сделать теплообменник для печи своими руками
Материалом для изготовления простейшего устройства служат детали из нержавеющей стали или другой жаростойкой стали в виде цилиндров разного диаметра.
Конструкция простейшего теплообменника из нержавеющей стали
Максимальная толщина металла не регламентируется, а минимальная ограничивается 2,5 мм: более тонкий материал обладает меньшим сроком службы в условиях агрессивной среды. Важно, чтобы все сварные швы были выполнены с минимально возможными зазорами. Размеры деталей определяют после расчета параметров системы.
После выполнения сварочных работ конструкция проверяется на прочность по следующей методике:
- Заваривается нижняя труба либо на резьбу герметично накручивается заглушка.
- В емкость устройства заливается вода.
- С помощью насоса с манометром нагнетается давление.
- Осматриваются швы: если они герметичны – течи не будет, в противном случае проблемный участок обозначается маркером, а после слива воды повторно сваривается.
- Проводятся повторные испытания.
- Аналогично испытывается вся система.
Чем меньшей будет протяженность труб, тем легче добиться герметичности. Если бачок не планируется использовать в качестве радиатора для обогрева помещения, его следует «обшить» теплоизоляционным материалом.
Сложнее устроен теплообменник внешнего типа (устанавливается поверх дымохода). Для его изготовления необходимы специальные станки и приспособления (фрезерные станки, прессы и т.п.). Преимуществом такой конструкции является доступность для ремонта.
Основные правила монтажа и безопасной эксплуатации
Печь с теплообменником для дома или дачи должна эксплуатироваться с соблюдением следующих правил:
- крепление труб и самого устройства должно быть таким, чтобы конструкция не деформировалась в результате теплового расширения;
- количество отбираемого тепла не должно превышать 1/10 мощности самой печи (зависит от размера теплообменника);
- объем бака для воды следует подбирать так, чтобы через 2 часа поле начала топки вода была горячей (из-за небольшого объема бака помещение будет насыщенно паром, а в излишне большом она будет греться слишком долго);
- заливать холодную воду в разогретый в печи пустой теплообменник категорически воспрещается;
- в качестве уплотнителей для герметизации резьбовых соединений используются только термостойкие материалы;
- трубы в системе, работающей по принципу естественной циркуляции, должны иметь уклон (около 2-5 градусов) в сторону, соответствующую направлению подачи теплоносителя.
Печь с теплообменником для дачи или бани является универсальной: она будет греть и воздух, и воду для моечной. Изготовить необходимое для этого устройство собственноручно не представляет труда для тех, кто владеет техникой сваривания и слесарной обработки металлов.
Видео: конструкция теплообменника
Теплообменник – это главный элемент отопительной системы. Его основная роль заключается в передаче тепловой энергии от генератора к теплоносителю.
С учетом конструктивных элементов они могут изготовляться различных видов, благодаря чему каждый хозяин сможет выбрать подходящий вариант для своей отопительной системы.
В домашних системах отопления чаще всего можно встретить поверхностные теплообменники
. В
них передача тепла происходит через поверхности металлических стенок этого аппарата
.
- Максимальная реализация отопления через представленный аппарат наблюдается в конструкции котлов, работающих на газе, твердом топливе и электричестве .
- Циркуляция теплоносителя происходит по трубам, изогнутым в форме змеевика . Они расположены внутри котельного агрегата, а нагрев теплоносителя осуществляется от температуры горящего топлива.
- Горячая вода направляется в трубопровод системы отопления , а заменяет ее в теплообменнике остывший носитель тепла из радиаторов.
Даже сегодня во многих домах присутствует традиционный источник тепловой энергии – печь. Ее целесообразно использовать для дома небольшой площади
. Если речь идет о многокомнатном коттедже, то ее тепловой мощности будет недостаточно.
По этой причине в частных домах отопительная система не может нормально функционировать без этого элемента
. Именно благодаря ему удается превратить печь в полноценный водонагревательный котел.
Что касается габаритов и формы контура для отопления, выполненного своими руками, то они должны вписаться в размер топливной камеры печной установки. К полученному агрегату реально подключить батареи и трубопроводы, в результате чего можно добиться эффективного обогрева здания.
Виды теплообменников
Теплообменные агрегаты могут быть различных типов. Их отличие заключается в способе передачи тепловой энергии. Выделяют следующие виды представленных аппаратов:
- Смесительные . В них передача тепловой энергии осуществляется благодаря смешению двух рабочих сред . По конструкции эти устройства намного проще, чем поверхностные. Использовать такие агрегаты получается только при условии возможности смешивания носителей тепла. Это условие и служит главным недостатком смесительных приборов.
- Поверхностные
. В них осуществляется обмен энергией между рабочими
носителями тепла посредством стенок разделителя .
Такие устройства подразделяются на рекуперативные и регенеративные.
В рекуперативных при передаче тепловой энергии через разделительную стенку поток тепла движется в одном направлении в каждой точке стенки .
Для регенеративного теплообменного аппарата свойственно то, что носитель тепла при попеременном касании одной и той же поверхности, время от времени изменяет направление потока .
Типы рекуперативных теплообменников
Большим спросом на сегодня пользуются рекуперативные теплообменные устройства. Соглас
но конструкционному исполнению выделяют следующие виды представленных агрегатов:
Кожухотрубный
Это устройство, представляющее собой пучки труб, приваренные к кожуху и прикрепленные к трубным решеткам при помощи болтов
.
Движение первого носителя тепла в межтрубном пространстве осуществляется через присутствующие на корпусе штуцера. Другой теплоноситель течет по трубам. На корпусе или крышке представленных устройств присутствуют перегородки.
В целях повышения отдачи тепла трубы подвергают процессу оребрения методом накатки или навивки ленты
.
Погруженный
Его конструкция предполагает погружение одного теплоносителя в емкость с другим
. Такие устройства характеризуются дешевизной и простотой.
Движение воды в межтрубном пространстве происходит с малой скоростью, результатом чего становится малая теплоотдача.
Теплообменные устройства типа «труба в трубе»
Состоит из нескольких звеньев, расположенных друг над другом и соединенных между собой. Каждое звено представляет собой конструкцию из вставленных друг в друга труб, между которыми и происходит теплообмен.
Их целесообразно эксплуатировать при высоких показателях давления и небольших расходах воды в системе
.
Оросительный
Состоит из нескольких рядов труб, расположенных одна над другой, по наружной поверхности которых тонкой пленкой стекает охлаждающая их вода
Его активно применяют в холодильных установках, так как они выступают в роли конденсаторов .
Графитовый
Конструкция теплообменного устройства предполагает наличие блоков из графита, уплотненных между собой при помощи прокладок из резины и зафиксированных крышками
.
Графит считается прекрасным проводником тепловой энергии. Для устранения пористости происходит его обработка специальными составами.
Используется для химически агрессивных жидкостей.
Пластинчатый
Это устройство изготовлено из пластин, поверхность которых отштампована специальным методом
. Результатом такой работы становится образование каналов, по которым движется теплоноситель. Между собой пластины уплотнены.
Процесс изготовления такого устройства отличается своей простотой, его легко чистить, он обладает высокой теплоотдачей. Минус – не выдерживает высокое давление
.
Пластинчато-ребристый
Состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности
- насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.
Предназначены для теплообмена между неагрессивными жидкими и газообразными средами в интервале температур от плюс 200 °C до минус 270 °C.
Обладает малым весом и размерами, высокой прочностью и жесткостью.
Оребренно-пластинчатый
Его конструкция предполагает наличие оребренных панелей маленькой толщины, производство которых происходит при помощи высокочастотной сварки
.
Благодаря такой конструкции и применяемым материалам удается достичь высокого температурного режима теплоносителя, малого гидравлического давления, высокого КПД, продолжительного срока эксплуатации, низкой стоимости
.
Целесообразно его использовать при утилизации тепла газов.
Спиральный
Оснащен двумя каналами, которые навиты в форме спирали около основной разделительной перегородки . Их цель – нагрев и охлаждения жидкостей, обладающих высоким показателем вязкости .
Устройство и принцип работы
Современные модели теплообменного устройства имеют несколько частей. Для каждой характерна своя важная роль:
- неподвижная плита – к ней крепят все подводимые патрубки;
- прижимная плита ;
- пластины, оснащенные вставленными прокладками уплотнительного типа ;
- верхняя и нижняя направляющие ;
- задняя стойка ;
- шпильки с резьбой .
Такая уникальная конструкция теплообменного устройства позволяет достичь максимально эффективной компоновки всей поверхности эксплуатируемого агрегата.
Популярные производители
На современном рынке эта продукция представлена в широком ассортименте. Существуют многочисленные модели и производители. Основные критерии выбора:
- надежность и качество;
- ремонтопригодность;
- цена;
- гарантии;
- запасные детали.
Смотрите видео о том, как сделать теплообменник своими руками
- Кролл . Производимые модели теплообменников – серии S, SKE, H, SL, NKA, NK, A. Стоимость от 200000 до 700000 рублей .
- Дракон-энергия . Модели теплообменных устройств: Др 30, Др 50, Др 100, Др 150, Др 200, Др 500, Др 1000. Цена от 60000 до 400000 рублей .
- SWEP – производит теплообменники серии GX, GC, GL, GD, GF, GW. Стоимость от 45000 до 600000 рублей .
- Ридан . Производит модели теплообменных устройств серии НН. Цена от 40000 до 800000 рублей .
Перед выбором необходимо обязательно ознакомиться с характеристиками каждой модели.
Теплообменное устройство- это «сердце» любой отопительной системы . Только при его наличии можно получить качественный обогрев дома. Благодаря широкому разнообразию этого отопительного аппарата, очень просто подобрать подходящий для своей системы.
Это обычная батарея, которая используется практически в каждой системе отопление в промышленности и в быту. Само слово "теплообменник" говорит о том, что в данном устройстве происходит отдача тепла (то есть обмен) от горячего носителя к холодному.
Краткая характеристика
Стоит отметить, что батарея может быть заполнена не только водой, но и высокотемпературным газом и даже воздушно-водяной смесью. Таким образом, теплообменник - это устройство, которое не имеет своего источника нагрева. Однако при этом батарея способна извлекать тепло из внешних обогревателей. То есть, если это камин с теплообменником, то данная деталь берет тепло с первого механизма. Так происходит в каждой системе отопления, и неважно, какой именно источник нагрева в ней используется - газовый, дровяной котел или тот же камин.
Разновидности
Все теплообменники условно разделяются на 2 группы:
- смесительные;
- поверхностные.
Основное отличие этих устройств заключается в способе передачи тепла. К примеру, на поверхностных теплообменниках нагрев воды происходит непосредственно через пластины. При этом теплоносители между собой не контактируют.
Также стоит отметить спиральный тип устройств. Как сделать своими руками теплообменники спирального типа, мы рассмотрим немного ниже, а пока пару слов об области их применения. Используется такой элемент практически везде: в пищевой, химической, нефтяной и даже фармацевтической промышленности. Так широко применяется спиральное устройство потому, что именно оно способно осуществить эффективный теплообмен за максимально короткий отрезок времени.
Как сделать теплообменник своими руками? Готовим материалы и инструменты
В ходе выполнения работ вам потребуются следующие элементы:
- емкость объемом примерно в 90-100 литров;
- медная трубка длиной не менее 400 сантиметров (она будет выполнять функцию термоэлектронагревателя);
- анод;
- устройство, при помощи которого будет регулироваться подача тепла - регулятор мощности.
Что делать со всеми этими деталями?
Для начала давайте разберемся с емкостью. В качестве нее можно использовать обычный пластиковый бак, однако он дольше будет нагревать помещение. Поэтому лучше всего подбирать металлическую емкость. Этот бак следует установить рядом с
началом В этой емкости нужно проделать два выхода. Один из них - верхний, который будет использоваться для вывода горячей воды. Второй - нижний. Он будет служить для поступления холодной жидкости из системы. Ни в коем случае не меняйте расположение этих частей. Кстати, второй выход нужно делать в наиболее низкой части бака, так как именно там будет протекать вода с самой низкой температурой. Таким образом, от правильности размещения выходов на емкости зависит скорость теплоотдачи. Если все сделать правильно, помещение нагреется до нормальной температуры за несколько минут.
Как дальше делать своими руками теплообменники? После проделывания отверстий вам необходимо герметично запаять каждое из них. Делается это для того, чтобы воздух, который будет туда поступать, не отбирал часть температуры с батареи, что требуется для эффективного нагрева помещений.
Что насчет трубки?
Здесь лучше всего использовать медные устройства. Именно такая трубка способна легко гнуться и при этом выдавать хорошее тепло наружу. Резать эту деталь и паять не следует. Достаточно просто согнуть ее в форму спирали. Так у вас получится примитивный змеевик. Далее эту медную спираль нужно поместить в бак. После выведите концы трубки наружу и закрепите ее. К окончаниям детали присоедините резьбовой фитинг. Все, змеевик в теплообменнике успешно сделан.
Как сделать своими руками теплообменники, если под рукой не оказалось куска медной трубы?
В качестве альтернативы вместо медной трубы можно использовать абсолютно любую трубку, которая легко гнется. Это может быть алюминий или же металлопласт. По своим свойствам и теплоотдаче они практически не уступают медным аналогам - гнутся хорошо, да и тепло на себя не забирают.
Какие материалы не следует использовать?
При изготовлении такого элемента, как змеевик, не следует применять стальные изделия. По своей теплоотдаче сталь не является лучшим материалом при конструировании теплообменников. В отличие от нее, медь в 7 раз быстрее нагревает воздух и очень легко гнется. В случае же со стальными деталями придется использовать специальный трубогиб.
Что делать с регулятором мощности?
Его следует присоединить к медной трубе. Подобные устройства продаются почти в любом магазине и стоят сущие копейки, поэтому делать своими руками мы их не будем. Также стоит отметить, что наряду с обычными регуляторами вам могут предложить инструменты сразу с нагревательным элементом. Поскольку последний можно вполне сделать своими руками, приобретать такие устройства необязательно. Хотя мороки с ними будет намного меньше. Кстати, стоят регуляторы со встроенным нагревательным элементом не больше тех, у которых данная деталь отсутствует в конструкции. Впрочем, окончательный выбор за вами.
Обязательно ли устанавливать регулятор мощности?
Хоть без него система будет находиться в исправном состоянии, все же данный элемент стоит приобрести. Ведь благодаря регулятору мощности можно гораздо быстрее подсоединить нагревательное устройство к сети. Кроме этого, данный элемент позволяет значительно сэкономить затраты на потребление электроэнергии. А самое главное - при помощи регулятора мощности вы сможете выставить нагрев теплообменника «по своему вкусу», а не так, как получится. А устанавливается он довольно просто: сначала к клеммам инструмента подключается термостат, а затем провода питания.
Анод
Он нам нужен для того, чтобы защитить стальной бак от преждевременного износа, который обуславливается постоянными перепадами температур и давления. Все, водяной теплообменник своими руками практически готов к использованию. Осталось лишь герметично закрыть все элементы и заполнить емкость водой. Как видите, своими руками теплообменники делать довольно просто.
Какие характеристики должны иметь инструменты?
Если ваша цель - сделать теплообменник для котельной или теплового пункта, лучше всего ориентироваться на выбор пластинчатых разборных устройств или же сделать их своими руками по чертежу. Схема теплообменника указана на фото ниже:
Почему именно пластинчатые разборные устройства? Дело в том, что жидкость (в данном случае это вода) в тепловых и водопроводных сетях не имеет особо хороших качеств, что может привести к образованию накипи и других серьезных отложений в системе. Кстати, ремонт теплообменников заключается именно в очистке каналов от таких веществ. Также в ремонте меняются "калачи" и заделываются трещины в дырах (при необходимости).
Конечно, конструкция таких теплообменников не позволяет снизить уровень возникновения накипи к нулю. Но тогда в чем же их преимущества? Основной их плюс заключается в простой разборке. Конструкция пластинчатых разборных теплообменников настолько проста, что производить очистку накипи можно практически каждый день. Таким образом, ремонт теплообменников разборного типа производится в максимально сжатые сроки. Здесь же следует отметить еще одно преимущество - ремонтопригодность устройства, ведь заменить пластины в нем можно без применения специальной оснастки и инструментов.
Как мылись в бане наши деды? В печь вмуровывался большой чан для воды. Пока каменка топилась, в чане грелась вода, его объема (около 50 литров) хватало для всей семьи. Холодная вода бралась из другой емкости. Люди парились и потом мылись в одном помещении, что было не очень удобно. В перегретой и переполненной паром парилке сложно было мыться.
Не удивительно, что в настоящее время владельцы бань желают повысить комфортность принятия водных процедур и разделить процесс парения и мытья по разным помещениям.
Вопросы с теплой водой решаются двумя способами: при помощи отдельно установленного электрического бойлера и при помощи теплообменника, забирающего тепло от печи. Первый метод рассматривать не будем, в нем нет ничего интересного и сложного. Кроме того, для обогрева большого количества воды расходуется значительное количество электрической энергии, а ее стоимость в настоящее время постоянно возрастает.
Поговорим о теплообменниках, дадим пошаговую инструкцию строительства некоторых из них и практические советы по инженерным проблемам теплообменников.
Общепринятая классификация технических агрегатов делит все изделия на виды, которые в свою очередь имеют свои подвиды. Подвидов теплообменников может быть огромное количество, каждый владелец бани за счет внесения незначительных изменений в конструкцию или материалы изготовления может создавать свои персональные подвиды. А по главным конструктивным особенностям теплообменники делятся на следующие виды:
По месту расположения емкости для теплой воды
Баки можно размещать в парной, душевой или на чердаке. Каждое место имеет свои преимущества и недостатки.
Первый вариант – бак в парной. Преимущества – значительно сокращается длина водопроводов, а это оказывает большое положительное влияние на скорость нагрева воды. Об этих и многих других особенностях функционирования теплообменников и конструкционных требованиях к их устройствам мы расскажем в конце статьи. Недостаток – и так небольшое помещение еще больше «сжимается».
Второй вариант – бак в душевой. По нашему мнению, самый оптимальный вариант, недостаток – несколько увеличивается длина трубопроводов.
Бак для воды в душевой – схема
Общая проблема для первых двух вариантов – низкий напор воды. Дело в том, что высота бани редко превышает два метра. Если от этого значения вычесть высоту бака для воды (примерно 50 сантиметров), то максимальная высота патрубка для отбора воды понижается до 1,5 метра. Что это значит? Это значит, что стационарный душ установить невозможно, мыться придется только гибким шлангом. И то не поднимать его выше 1,5 метра. Даже еще меньше, более-менее терпимым напор воды будет только при перепаде по высоте не менее 10 сантиметров.
Эти проблемы решаются выносом емкости для теплой воды на чердак бани (вариант третий) .
Но в этом случае возникают свои проблемы – увеличивается длина трубопроводов и возрастают тепловые потери, бак обязательно нужно утеплять. Но и это не все – возникает проблема с доливом воды в емкость. Носить ведрами по лестнице не каждому владельцу бани хочется. А водопровод существует не везде. Невозможно дать универсальный совет для всех читателей по месту размещения емкости под воду, каждый должен самостоятельно сориентироваться с учетом собственных индивидуальных особенностей строения, наличия инженерных сетей, климатической зоны проживания и максимального количества одновременно моющихся людей.
По месту расположения теплообменника
Есть два варианта расположения теплообменника – в печи или около дымохода (дымоход в этом случае должен быть из металлических труб). Оба варианта работоспособны, но имеют свои особенности.
Первый вариант, то есть внутренний теплообменник, позволяет относительно быстро нагреть воду, но есть большие риски ее закипания.
Кроме того, возникают большие сложности проведения периодических уходов или замены теплообменников.
С заменой вообще проблема – придется разбирать печь. Что касается техуходов, то их можно сделать, но ценой значительных усилий. Дело в том, что вода образует внутри теплообменников накипь, один миллиметр накипи уменьшает теплоотдачу на 10%, это значительные потери. Во многих регионах нашей страны вода твердая (имеет большое количество ионов Ca), это хорошо для питьевой воды, но плохо для всех типов теплообменников.
Для образования накипи необязательно, чтобы вода кипела по всему объему. Небольшой слой воды постоянно кипит возле перегретых стенок теплообменника, весь объем не закипает из-за непрерывного ее перемешивания конвективными потоками, но на стенках кальций каменеет. В некоторых случаях уже через несколько лет пользования баней накипь достигнет такой толщины, что это заметно отразится на скорости ее нагрева. Очистить теплообменник можно будет только концентрированным раствором соляной кислоты, существующие в реализации специальные средства не отличаются большой эффективностью. Работы с соляной кислотной при нарушении правил техники безопасности негативно влияют на здоровье.
Теплообменник около дымохода не имеет этих недостатков, температура трубы не настолько высока, чтобы вода около стенок теплообменника закипала. Это достоинство стало причиной недостатки – время нагревания воды в емкости значительно увеличивается.
Иногда встречается еще один вариант размещения теплообменника – под камнями каменки . Можно, конечно, и там располагать теплообменник, но зачем тогда камни в парной? Только смотреть на них? Дело в том, что с таким расположением теплообменника температура нагрева камней будет недостаточной для образования пара. А пар в русской бане играет решающую роль, и не только для прогревания тела. Настоящие любители русской бани добавляют в воду для полива камней настой целебных или душистых трав. А если в воду добавить немного натурального кваса или пива (только натурального, а не «болтанки» из спирта и краски), то воздух в парной наполнится непередаваемым ароматом свежего хлеба. Если вы установите под камнями теплообменник, то лишите себя многих удовольствий.
Мы выяснили общие характеристики теплообменников и емкостей для теплой воды, теперь можно перейти к подробному рассмотрению технологии их изготовления и монтажа. Эта тема очень большая, стоит разбить ее на несколько частей. Рассмотрим отдельно варианты изготовления емкостей, теплообменников и способов их монтажа.
Цены на теплообменник
теплообменники
Изготовление емкостей под теплую воду
Есть несколько вариантов емкостей – от дорогих из нержавеющей стали и до дешевых покупных пластиковых. Мы эти варианты рассматривать не станем, остановимся на наиболее удачном, с нашей точки зрения, металлическом из листового железа. Его преимущества не только в относительно небольшой стоимости (хотя и это немаловажно), а и в возможности сделать бак, идеально подходящий по линейным параметрам к каждому помещению бани. Что касается внешнего вида, то существует большой выбор устойчивых красок, поверхности можно покрасить в любой цвет или оклеить их самоклеящейся декоративной полиэтиленовой пленкой.
Таблица. Расчет объема бака
| Этап | Описание | Схема |
|---|---|---|
| Найдите объем вашего бака | Перемножьте длину (l), ширину (w) и высоту (h) |  |
| Вычислите заполненный объем (d) | Для прямоугольных баков заполненный объем - это те же длина и ширина, но меньшая высота. Новая высота - это высота заполнения бака. |
|
Таблица. Изготовление бака
| Шаг, №№ | Описание работ |
|---|---|
| Шаг 1. Заготовьте материалы. | Понадобится листовое железо толщиной не менее 0,5 мм. Предлагаем делать бак прямоугольной формы, длина 80 сантиметров, высота 40 сантиметров, ширина 20 сантиметров. В бак помещается 64 литра воды, но заливать нужно не более 60 литров. В бак нужно вварить три металлических патрубка с резьбой, они реализуются в магазинах. Диаметр условных проходов патрубков лучше брать не менее 3/4 дюйма. Это наиболее часто используемый диаметр трубопроводов, обеспечивает нормальную естественную циркуляцию воды. Для полного монтажа теплообменника нужно будет иметь дополнительную водопроводную арматуру и фитинги, об этом мы поговорим ниже вовремя рассмотрения вопросов по монтажу. |
| Шаг 2. Сделайте на металлическом листе разметку бака. | Понадобятся две пластины 80×60 см, две 40×20 см и одна 80×20 см. Мы специально сделали бак прямоугольным. Дело в том, что расстояние между входным и выходным патрубками следует максимально увеличить. Это позволит теплой воде не смешиваться сразу с холодной, будет достигаться существенная разница их температур, что оказывает решающее влияние на скорость водного потока в трубопроводах. А от этого критерия во многом зависит не только эффективность, но и безопасность использования теплообменника. |
| Шаг 3. Отрежьте заготовки по размерам. | Нужно пользоваться болгаркой, во время работы с этим инструментов строго соблюдайте правила техники безопасности – он очень травмоопасный. Старайтесь, чтобы срез был максимально ровным. Проверьте качество разрезания каждой грани на ровной поверхности, устраните большие изъяны. |
| Шаг 4. Соберите все детали бака попарно, сделайте их абсолютно одинаковыми. | Особое внимание обращайте на углы, они должны быть только прямоугольными. |
| Шаг 5. Положите лицевую часть бака на ровную поверхность, в нескольких местах недлинным швом приварите боковину бака. | Такую же операцию сделайте с другой стороной. Проверьте их положение, во время остывания шва их обязательно поведет. |
| Шаг 6. На приваренные боковины положите вторую большую деталь, проверьте ее положение, при необходимости откорректируйте боковины. | Прихватите элементы. Следите, чтобы зазор между отдельными деталями не превышал 2÷3 миллиметров, в противном случае во время сварки придется подкладывать в них проволоку, а это нежелательно. |
| Шаг 7. Поставьте конструкции верх ногами и прихватите дно. | Проверьте и поправьте его положение. |
| Шаг 8. Если все нормально – сваривайте все элементы. | Следите за качеством шва, категорически исключаются пропуски. Можно немного «халтурить» на толщине сварочного шва, емкость не несет значительных нагрузок, но пропуски запрещаются. |
| Шаг 9. Вварите в дно металлические патрубки. | Мы уже говорили, что входной и выходной следует по максиму удалять друг от друга. Патрубок отбора воды для душа лучше размещать не посредине, а ближе к сливному, забор воды будет ускорять циркуляцию в баке. |
| Шаг 10. Прожгите отверстия для патрубков. | Для патрубков нужно вначале прожечь отверстия в дне бака, сделать это удобнее электрической сваркой. |
| Шаг 11. Придумайте способ крепления бака к стене. | Можно приварить к задней стенке специальные кронштейны или устанавливать его на подставке. Если есть желание и материал – изготовьте съемную крышку. |
| Шаг 12. Круглошлифовальной машинкой зачистите все швы, налейте воду и проверьте их герметичность. | При необходимости заделайте отверстия. |
| Шаг 13. Подготовьте лицевые поверхности емкости под чистовую отделку. |
Видео – Изготовление бака для воды (сварка)
Видео – Изготовление бака из нержавейки
С баком для воды все, можно его крепить в любом помещении бани. Теперь подробнее поговорим о теплообменниках.
Теплообменники – особенности изготовления
Самые важные элементы, от их правильного устройства и эффективного функционирования во многом зависит комфортность мытья. Мы рассмотрим несколько вариантов теплообменников и выскажем свои замечания, окончательное решение за вами. Одна и главных проблем всех типов теплообменников – невозможность регулировать температуру нагрева воды. Вода в баке может быть или недостаточно теплой, или слишком горячей. Разбавлять горячую воду холодной приходится вручную. Но и это еще не все – очень велики риски закипания воды в теплообменнике. Система не очень пострадает от пара, она открытого типа, но для теплообменника такие ситуации «даром» не обойдутся. А что делать, если вода в теплообменнике закипела? Тушить пламя в печи? А как хоть немного регулировать температуру воды? Постоянно подкладывать в топку по одному полену и вынимать из нее по полполена? На эти вопросы мы дадим ответы в конце статьи.
Начнем с простых теплообменников и закончим более сложными.
Теплообменники около дымохода
Наиболее простой, но очень эффективный теплообменник из медной трубки.
В зависимости от диаметра дымохода нужно приобрести 1,5÷2,0 метра медной трубки диаметром примерно 10 миллиметров. Чем меньше диаметр трубки, тем больше поверхность ее непосредственного соприкосновения с трубой, тем быстрее греется вода. Но, с другой стороны, маленький диаметр трубки значительно уменьшает скорость потока воды, а это может стать причиной ее закипания. С учетом обоих факторов мы рекомендуем брать трубку диаметром 10 мм.
На концы трубки следует надеть переходники и развальцевать их. Для развальцовки имеются специальные приспособления.
К концам трубок можно подсоединить стальные трубы. К гайкам прикручиваются штуцеры
Штуцеры. Конус штуцера должен плотно прилегать к развальцованному концу трубки
Делайте развальцовку аккуратно, плоскость развальцованного торца должна быть ровной и гладкой, в противном случае в местах соединения трубопроводов будут протечки.
Цены на медные трубки
медные трубки
Видео – Гибка медных трубок
Более сложный в изготовлении теплообменник можно сделать из двух металлических труб. Диаметр первой должен быть немного больше, чем диаметр дымохода, а диаметр второй на 5÷10 см больше первой. Как делать такой теплообменник?
Шаг 1. Отрежьте болгаркой два куска трубы различных диметров длиной 20÷30 сантиметров. Торцы труб должны лежать в одной плоскости, быть ровными и аккуратными.
Шаг 2. Из листовой стали вырежьте два круга с диаметром большей трубы. В этих кругах точно посредине вырежьте отверстия с диаметром меньшей трубы.
Шаг 3. Вставьте в отверстия отрезки труб и приварите их. Сваривайте внимательно, не допускайте пропусков шва.
Шаг 4. Вверху и внизу конструкции вварите металлические патрубки с резьбой на концах, для каждого патрубка нужно сделать отверстие. Проверьте теплообменник на герметичность.
Конструкция готова, можно ее устанавливать на дымоход и делать разводку трубами. Желательно оба теплообменника изолировать минеральной ватой с верхним покрытием алюминиевой фольгой. Это намного уменьшит непродуктивные тепловые потери и ускорит нагрев воды.
С помощью таких теплообменников вода будет нагреваться значительно быстрее. Теплообменники в печи могут изготавливаться из трубок в виде различных геометрических конструкций или быть обыкновенными плоскими. Эффективность плоских теплообменников ниже. Но зато они значительно долговечнее и проще в изготовлении.
Теплообменники нужно устанавливать одновременно с кладкой печи. С учетом параметров топки подбираются размеры теплообменников. Выводы труб могут быть как с одной стороны печи, так и с двух. Допускается вариант входа холодной воды снизу, а выхода сверху плоскости печи. Одним словом, вариантов как по материалу изготовления теплообменника, так и по типу, геометрии, линейным размерам и конструктивным особенностям великое множество. Однозначного универсального совета дать невозможно, вы должны принять самостоятельное решение с учетом особенностей банной печи и режимов пользования душевой и парилкой.
Для изготовления теплообменника выбирайте прочные качественные материалы, сварочные швы нужно делать в соответствии с правилами и характеристиками материалов. Имейте в виду, что исправить поврежденный теплообменник в печи во многих случаях без ее разборки невозможно. А что такое разобрать и заново собрать печь объяснять не стоит.
Самый легкий вариант – приобрести заводскую металлическую печь для бани с встроенным теплообменником. Но такие печи имеют один недостаток – низкая эффективность теплообменника.
Монтаж трубопроводов
Мы уже упоминали, что для трубопроводов лучше использовать трубы диаметром 3/4″, такой диаметр наиболее часто используется во всех отопительных системах и подходит по всем показателям для теплообменника бани.
Трубы могут быть металлическими или пластиковыми. Можно пользоваться и гибкими гофрированными шлангами, но нужно иметь в виду, что у них значительно меньше диаметр условного прохода, а это негативно сказывается на скорости водяного потока.
Дадим несколько советов по монтажу трубопроводов.
- Старайтесь максимально сокращать длину трубопроводов, не делайте много поворотов и изгибов трубы. Ваша задача – создать наиболее благоприятные условия для циркуляции воды.
- При использовании пластиковых труб не допускайте их перегрева в местах соединения с теплообменниками. Наличие внутри воды не допустит их полного прорыва из-за потери прочности, вызванного нагревом, но деформации возможны.
- Не забывайте в самом низком месте поставить сливной кран. Если баня длительное время не используется, то в зимний период нужно спускать всю воду из системы.
- Во время соединения трубопроводов предусматривайте возможность их демонтажа для выполнения ремонтных или регламентных технических работ.
- Старайтесь, чтобы длина горизонтальных участков трубопровода была минимальной. Все такие участки монтируйте под углом не менее 10°. Такие мероприятия положительно сказываются на скорости потока воды.
Цены на гибкую гофрированную трубку из нержавеющей стали
гибкая гофрированная трубка из нержавеющей стали
Во время пользования теплообменников возникают некоторые проблемы, способные «испортить настроение». Какие это неприятности и как их можно решать?
Нужно «ловить» момент, когда она будет приемлемой, но такой «момент» поймать почти невозможно. Дело в том, что во время приема душа печь продолжает гореть, соответственно, температура воды постоянно повышается. Что делать? Тушить огонь в печи? Это, конечно, не выход.
Мы предлагаем решить проблему при помощи смесителя. Если в бане есть водовод – отлично, он поможет не только создавать комфортную температуру, но и с помощью простейшей автоматики сделать наполнение емкости под воду автоматическим. Можно будет мыться без экономии воды, несколько уменьшаются риски ее закипания в теплообменнике. Если подвод воды отсутствует, то рекомендуем установить дополнительную емкость для холодной воды рядом с баком для теплой воды. Подсоединять его к душу нужно через смеситель.
Особенно часто такое случается во время монтажа теплообменника непосредственно в топке печи. Мы гарантируем, что вам никогда не удастся рассчитать параметры теплообменника таким образом, чтобы полностью исключить такое явление. Слишком сложные это расчеты и слишком много есть неизвестных и нерегулируемых показателей. Расчеты по скорости движения водного потока может выполнить только квалифицированный инженер-конструктор, отлично знающий законы теплотехники, гидротехники и монтажа. Но самая главная неизвестная величина – пламя в печи.
Никто и никогда не сможет точно сказать, сколько тепла дает печь в каждую отдельно взятую единицу времени. Оперативно увеличивать или уменьшать интенсивность горения пламени в зависимости от температуры воды невозможно. Решить проблему закипания воды предлагаем при помощи обыкновенных однофазных водяных насосов для отопительных систем. Встраиваются они непосредственно в трубопровод, мощность устройств 100÷300 Вт. Установка циркуляционного насоса не только устраняет риски закипания, но и значительно ускоряет время нагрева воды.
Надеемся, что наша информация будет полезной для владельцев бань и даст возможность не решать проблемы с теплообменниками, а предупреждать их возникновение еще на этапе изготовления и монтажа.
Цены на циркуляционный насос
циркуляционный насос
Видео – Как устроен универсальный теплообменник в банной печи
Главным элементом любой из систем отопления служит особое устройство - теплообменник для отопления дома, в котором происходит передача тепла от генератора тепла к теплоносителю. На современном рынке представлено большое количество различных отопительных котлов, но все их разнообразие не ограничивает фантазию домашних умельцев по части самостоятельного изготовления подобных устройств. В нашей статье читателям будет предложено узнать, для чего нужен теплообменник в системе отопления, как его сделать своими руками и каким способом подключить.
Функция теплообменника в системе отопления
В домашних отопительных системах воздух наиболее часто используются поверхностные теплообменники системы отопления, где тепловая энергия передается через поверхности металлических стенок данного устройства.
Принцип отопления через теплообменник наиболее полно реализован в конструкции газовых, твердотопливных или электрических котлов. Вода циркулирует по изогнутым в виде змеевика трубам, установленным внутри отопительного агрегата, и нагревается от температуры горящего топлива. Нагревшийся теплоноситель уходит в трубопровод отопительной системы, а ему на смену в теплообменник поступает остывшая вода из радиаторов.
До сих пор во многих индивидуальных домах традиционным источником тепла остается печь. Она хороша для обогрева небольшой избы, однако в условиях многокомнатного коттеджа ее тепловая мощность недостаточна. Поэтому в частном доме теплообменник в системе отопления нужен для того, чтобы превратить печку в полноценный водонагревательный котел. Размер и форма самодельного теплообменника для отопления должна вписываться в габариты топливной камеры печи. К этому устройству можно подключить трубопроводы и радиаторы, и тогда отопление дома станет более эффективным.
Виды теплообменников
Более практичны водяные теплообменники для отопления. Это обусловлено тем, что вода намного лучше передает тепловую энергию, чем воздух. Вместе с тем, воздушный теплообменник для отопления также находит применение. Кроме водяного и воздушного, применяется также и теплообменник на дымоход для отопления, который устанавливают не внутрь, а снаружи.
Все выпускаемые промышленностью отопительные устройства оснащены теплообменниками, конструкция которых максимально приспособлена для эффективного нагрева воды.
В заводских условиях теплообменные устройства изготавливают из меди. Труба представляет собой змеевик, поперек изгибов которого расположено множество пластин, обеспечивающих большую площадь теплообмена.
Соорудить у себя дома самодельный теплообменник для отопления, чтобы он был точно как заводской, практически нереально. Поэтому придется выбрать вариант попроще.
Устройство системы
Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.
Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:
- построить печь «с нуля» под конкретный размер теплообменника;
- установить в существующую печь самодельный теплообменник, изготовленный по размерам топки.
Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.
Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.
Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.
Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.
Преимущества отопления с теплообменником
Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:
- Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
- Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
- Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
- Красивый внешний вид. Сохранить традиционный вид русской печи бывает полезно при создании интерьера в национальном стиле.
Среди недостатков отопления через теплообменник можно назвать: менее высокий КПД по сравнению с заводскими котлами и отсутствие автоматического контроля за интенсивностью нагрева теплоносителя.
Как изготовить самодельный теплообменник
Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант - регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.
Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.
Материалы для изготовления
Задача водяных теплообменников для отопления - обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.
Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.
Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.
Расчет мощности теплообменника
Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.
При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.
Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.
Особенности конструкции
Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.
При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:
- ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
- толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
- зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.
Особенности монтажа
Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.
Порядок действий:
- На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
- При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
- После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.
Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:
До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления. Обратим внимание и на другие сферы их применения.
Воздушное отопление
Если охарактеризовать воздушную систему отопления, можно сказать, что у нее больше минусов, чем плюсов. Воздушные теплообменники для отопления мало распространены в частном жилом секторе, они пока еще не стали привычными.
Преимуществом этой системы называют возможность совмещать обогрев с принудительной вентиляцией. Однако возможные ошибки при ее проектировании и монтаже могут свести преимущества к минимуму. В воздуховодах бывает слышен шум вентилятора, а в помещениях ощущается температурный дисбаланс.
Теплообменники для воздушного отопления существуют прямого нагрева, а также косвенного. В первых из них газовое или дизельное топливо сгорает непосредственно в самом теплообменнике. В других моделях используется промежуточный теплоноситель.
Теплообменник на дымоход
На дачах и в банях у «народных умельцев» можно увидеть самодельный водяной или воздушный теплообменник, установленный на дымоход небольшой печи. Получается очень выгодно: тепло не уходит вместе с дымом, а часть его служит для нагрева воды.
Установив теплообменник на дымоход для отопления, можно получать довольно большое количество горячей воды. Конечно, этого не хватит, чтобы обогреть весь дом, но достаточно, чтобы поставить в предбаннике один-два радиатора. Использовать теплообменник на дымоход можно как для отопления, так и для быстрого нагрева воды в бане.
Подобное устройство может быть очень простым в изготовлении. За основу можно взять отрезок большой трубы диаметром 500–700 мм, или сварить бак из нержавейки. В центре конструкции будет проходить вертикальная труба, соответствующая диаметру дымохода, а сверху и снизу должны быть приварены два патрубка.
Отдавая свою температуру теплообменнику, выходящие из печи продукты сгорания быстро остывают. Из-за этого уменьшается тяга в дымоходе и несколько замедляется горение топлива.
Изготовление теплообменника для отопления своими руками может стать способом устроить в доме полноценное водяное отопление без приобретения дорогостоящего оборудования.
